半導體裝置以及半導體裝置的制造方法制造方法及圖紙

本發明專利技術涉及半導體裝置以及半導體裝置的制造方法。半導體裝置具有半導體元件（1）、基板（2）、金屬板（3）、多個球狀粒子（4）。基板（2）安裝有半導體元件（1）。金屬板（3）具有彼此對置的一個面（3a）和另一個面（3b），在一個面（3a）設置有基板（2）。多個球狀粒子（4）具有球狀的外形并且球狀的外形的一部分埋沒于金屬板（3）的另一個面（3b）。由此，能夠得到能夠促進來自半導體元件的散熱的半導體裝置及其制造方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及。
技術介紹
在半導體裝置中，為了促進來自半導體元件等發熱體的散熱而使用散熱器(heatsink)等散熱設備。提出了如下結構:為了促進來自半導體元件等發熱體的散熱而將半導體元件等散熱體的熱效率較好傳遞到散熱器。例如，在日本特開2006-134989號公報中公開了能夠降低電子設備和散熱器之間的熱阻(thermal resistance)的結構。在該結構中，在電子設備的安裝于散熱器的一側的安裝板的底面，排列有由于壓接而發生變形的突出物。此外，例如，在日本特開2005-236266號公報以及日本特開2005-236276號公報中，公開了能夠將發熱體側的熱效率較好地傳導到散熱體側進行散熱的功率模塊用基板。在該功率模塊用基板中，在絕緣體層的兩側設置有連接了半導體芯片的電路層和散熱器。配置于絕緣體層內的絕緣性高熱傳導硬質粒子的一部分貫穿到電路層以及散熱器這二者中。但是，在上述日本特開2006-134989號公報的結構中，以噴墨方式等利用熔融了的錫將突出物固定并排列在安裝板的表面。因此，突出部以平面粘接于安裝板的表面。若對突出部和安裝板施加熱，則由于突出部與安裝板的熱膨脹差，在粘接部產生應力，由此，存在突出部從安裝板剝離的危險。若突出部從安裝板剝離，則將作為發熱體的電子設備的熱效率較好地傳遞給散熱器是困難的。此外，在上述日本特開2005-236266號公報以及日本特開2005-236276號公報的功率模塊用基板中，作為連接了半導體芯片的電路層的材料的銅和作為散熱器的材料的鋁，熱膨脹系數不同，所以，由于功率模塊工作時的發熱而產生電路層與散熱器的熱膨脹差。其結果是，熱應力集中于絕緣性高熱傳導硬質粒子。因此，存在在絕緣性高熱傳導硬質粒子與電路層以及散熱器的各自的界面產生剝離的危險。若產生該剝離，則將作為發熱體的半導體芯片的熱效率較好地傳遞至散熱器是困難的。
技術實現思路
本專利技術是鑒于上述課題而提出的，其目的在于提供一種能夠促進來自半導體元件的散熱的半導體裝置及其制造方法。本專利技術的半導體裝置具有半導體元件、基板、金屬板、多個球狀粒子。基板安裝有半導體元件。金屬板具有彼此對置的一個面和另一個面，在一個面設置有基板。多個球狀粒子具有球狀的外形，并且，球狀的外形的一部分埋沒于金屬板的另一個面。根據本專利技術的半導體裝置，多個球狀粒子的球狀的外形的一部分埋沒于金屬板的另一個面。因此，通過使多個球狀粒子陷入到金屬板的另一個面，從而能夠將多個球狀粒子較強地接合于金屬板。此外，能夠使多個球狀粒子和金屬板的接觸面積變大。因此，能夠抑制多個球狀粒子從金屬板剝離。因此，能夠使半導體元件的熱從多個球狀粒子散熱。此外，由于多個球狀粒子具有球狀的外形，所以，在安裝在散熱器上時不會貫穿到散熱器中。因此，能夠抑制在多個球狀粒子與散熱器之間產生熱應力。由此，能夠抑制在多個球狀粒子和金屬板以及散熱器的界面產生隔離。通過以上那樣，能夠促進來自半導體元件的散熱。本專利技術的上述以及其他目的、特征、方面以及優點能夠根據與所附的附圖相關聯地理解的與本專利技術相關的如下的詳細說明而變得明確。【附圖說明】圖1是本專利技術的一個實施方式的半導體裝置的概略剖面圖。圖2是本專利技術的一個實施方式的半導體裝置的概略仰視圖。圖3是圖1的Pl部的放大圖。圖4是圖2的P2部的放大立體圖。圖5是示出本專利技術的一個實施方式的半導體裝置的制造方法的一個工序的概略剖面圖。圖6是示出圖5的接下來的工序的概略剖面圖。圖7是示出本專利技術的一個實施方式的變形例的半導體裝置的多個球狀粒子的周邊的結構的概略放大剖面圖。圖8是本專利技術的一個實施方式的半導體裝置的概略剖面圖，是示出安裝有散熱器的狀態的圖。圖9是圖8的P3部的放大圖。圖10是示出比較例的金屬板以及突出部的周邊的結構的概略放大剖面圖。圖11是示出本專利技術的一個實施方式的金屬板以及多個球狀粒子的周邊的結構的概略放大剖面圖。【具體實施方式】以下，基于附圖對本專利技術的一個實施方式進行說明。首先，對本專利技術的一個實施方式的半導體裝置的結構進行說明。參照圖1以及圖2，本實施方式的半導體裝置是例如功率模塊。本實施方式的半導體裝置主要具有半導體元件1、基板2、金屬板3、多個球狀粒子4、殼體5、電極端子6、布線7、蓋8、密封樹脂9。此外，在圖1中，為了容易觀察，多個球狀粒子4被簡化示出。半導體元件I是例如功率用半導體元件。基板2是例如陶瓷基板。半導體元件I安裝于基板2。半導體元件I焊接在設置于基板2的圖形部2a上。金屬板3具有彼此對置的一個面3a和另一個面3b。在金屬板3的一個面3a設置有基板2。基板2和金屬板3利用焊料2b連接。金屬板3用于提高散熱性。金屬板3由例如銅或者招形成。在金屬板3的另一個面3b設置有多個球狀粒子4。多個球狀粒子4排列在金屬板3的另一個面3b的整個面。此外，可以在多個球狀粒子4彼此之間形成有間隙。關于該多個球狀粒子4，在后面詳細說明。殼體5形成在金屬板3的一個面3a的周圍。殼體5由例如樹脂形成。電極端子6安裝于殼體5。電極端子6以向殼體5的外部突出的方式形成。布線7是例如鋁導線。利用布線7將半導體元件I彼此電連接。此外，利用布線7將半導體元件I和設置于殼體5的電極端子6電連接。在殼體5的上端部配置有蓋8。蓋8用于防塵以及防水。在被金屬板3、殼體5以及蓋8包圍的內部空間配置有半導體元件1、基板2以及布線7。在內部空間內，半導體元件1、基板2以及布線7被密封樹脂9覆蓋。密封樹脂9例如是娃凝膠(silicone gel)。參照圖3以及圖4，進一步詳細地對多個球狀粒子4進行說明。多個球狀粒子4的每一個具有球狀的外形。多個球狀粒子4各自的球狀的外形的一部分埋沒于金屬板3的另一個面3b。多個球狀粒子4分別在球狀的外形的一部分埋沒于金屬板3的另一個面3b的狀態下從另一個面3b突出。多個球狀粒子4分別在球狀的外形的一部分埋沒于金屬板3的另一個面3b的狀態下排列在另一個面3b。由于球狀粒子4的一部分埋沒于金屬板3的另一個面3b，所以，球狀粒子4陷入金屬板3，從而能夠抑制球狀粒子4從金屬板3剝離。即，利用該埋沒結構得到錨定效應(anchor effect)。因此,金屬板3與球狀粒子4的粘接的可靠性提高。此外，由于球狀粒子4的球狀的外形埋沒于金屬板3的另一個面3b，所以，球狀粒子4以球狀的外形與金屬板3接觸。因此，能夠充分確保球狀粒子4和金屬板3的接觸面積。由此，能夠確保球狀粒子4與金屬板3的緊貼性。因此，能夠增加球狀粒子4與金屬板3的接合強度。此外，由于球狀粒子4的球狀的外形埋沒于金屬板3的另一個面3b，所以，能夠充分確保球狀粒子4與金屬板3的接觸面積。因此，從金屬板3向球狀粒子4的熱傳導性提聞。優選多個球狀粒子4從另一個面3b以半球狀突出。由此，能夠在金屬板3的另一個面3b形成致密的排列。此外，在金屬板3的另一個面3b使多個球狀粒子4間的間隙較小地排列多個球狀粒子4是容易的，所以，能夠使金屬板3的熱在另一個面3b的整個面擴散。多個球狀粒子4由熱傳導性優良的材料形成。球狀粒子4例如由金屬構成。作為球狀粒子4的材料，在金屬板3的材料是銅的情況下，能夠使用銅、鑷、鐵。進而，能夠使用磷青銅、鈹銅等銅合金。此外，在金屬板3的材料是鋁的情況下，除了上述以外，還本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種半導體裝置，其特征在于，具備：半導體元件；基板，安裝有所述半導體元件；金屬板，具有彼此對置的一個面和另一個面，在所述一個面設置有所述基板；多個球狀粒子，具有球狀的外形，并且，所述球狀的外形的一部分埋沒于所述金屬板的所述另一個面。

【技術特征摘要】
2012.08.03 JP 2012-1729531.一種半導體裝置，其特征在于，具備: 半導體元件； 基板，安裝有所述半導體元件； 金屬板，具有彼此對置的一個面和另一個面，在所述一個面設置有所述基板； 多個球狀粒子，具有球狀的外形，并且，所述球狀的外形的一部分埋沒于所述金屬板的所述另一個面。2.如權利要求1所述的半導體裝置，其特征在于， 所述球狀粒子由金屬構成。3.如權利要求1所述的半導體裝置，其特...

【專利技術屬性】
技術研發人員：岡誠次，山口義弘，
申請(專利權)人：三菱電機株式會社，
類型：發明
國別省市：